Космос и астрономия 25 януари 2026 г. · 0 коментара
Могат ли пълните затъмнения да помогнат за прогнозиране на космическото време? Кредит за изображение: ESA/CESAR/Wouter van Reeven
Изследователите се опитват да създадат нов нов начин за изследване на условията, отговорни за слънчевите бури.
Никола Барези, Хю Морган и Луси Грийн: Когато слънчева буря удари Земята, тя може да наруши технологията, която е жизненоважна за нашето ежедневие. Слънчевите бури възникват, когато магнитни полета и електрически заредени частици се сблъскат с магнитното поле на Земята. Този тип събития попадат в категорията, известна като „космическо време“.
В момента Земята преживява една от най-интензивните слънчеви бури за последните две десетилетия, което ни напомня за необходимостта от начини за разбиране на тези събития.
Международен екип от изследователи (включително и нас) работи върху мисия на космически кораб, която ще позволи на изследователите да изучават условията, които създават слънчеви бури, което води до подобрени прогнози за космическото време.
Предложената мисия, известна като Mesom (мисия за окултиране на слънце с активирана луна), има за цел да създаде пълни слънчеви затъмнения в космоса. Това ще позволи на изследователите да видят атмосферата на Слънцето по-подробно от всякога.
Необходимостта от по-добро разбиране на слънчевите бури е очевидна от разглеждането на минали прекъсвания. През 1989 г., например, канадската провинция Квебек беше принудена да прекъсне електричеството за девет часа поради изхвърляне на коронална маса (CME) – огромен изблик на гореща плазма и магнитно поле, изхвърлено от слънчевата атмосфера към космоса.
Смята се, че събитието, което засегна както Канада, така и САЩ, е струвало десетки милиони щатски и канадски долари – както в загуба на производителност на бизнеса, така и в необходимостта от подмяна на повредено енергийно оборудване.
През май 2024 г. поредица от подобни слънчеви изригвания накараха хиляди сателити в ниска околоземна орбита рязко да намалят височината си. Прекъсванията на GPS струват само на американските фермери около 500 милиона щатски долара (370 милиона паунда).
Но тези бури бяха значително по-слаби от една през 1859 г., също резултат от CME, което е известно като събитието Карингтън. Електрическите токове, протичащи през телеграфните жици, предизвикаха редица ефекти в телеграфните офиси в Северна Америка и Европа. Операторите получиха токови удари – като един във Вашингтон получи сериозни наранявания – и искри предизвикаха малки пожари в някои телеграфни офиси.
Днес събитие, подобно на Карингтън, би имало много по-драматични последици върху нашия зависим от технологиите свят, както беше признато от различни правителства на Обединеното кралство от 2012 г. насам.
И все пак нашата представа за външната атмосфера на Слънцето, слънчевата корона – от която произлизат CME и други неблагоприятни космически метеорологични събития – остава заслепена от ярката светлина, излъчвана от самото Слънце. Нова мисия на космически кораб, ръководена от Обединеното кралство, цели да промени това чрез пресъздаване на условията на пълно слънчево затъмнение в космоса.
По-добро прогнозиране
По време на пълните слънчеви затъмнения радиацията с невероятно висок интензитет, излъчвана от видимата повърхност на Слънцето, се закрива (покрива) от Луната, оставяйки след себе си слабо сияние от светлина, което идва директно от външните слоеве на слънчевата атмосфера, короната.
Наблюдаването на физическите процеси в короната при различни времеви мащаби и дължини на вълните е от ключово значение за позволяването на по-добро прогнозиране на космическото време – решаваща част от защитата на Земята срещу подобни на Карингтън събития – както и за разрешаване на дългогодишни мистерии на нашата звезда. Те включват как горещата плазма на неговата летлива атмосфера се ограничава и освобождава от развиващите се магнитни полета, които преминават през нея.
За съжаление, пълните слънчеви затъмнения са предвидими, но редки събития, които продължават само няколко минути. Всички прогнозирани пълни затъмнения през 21 век ще продължат по-малко от седем минути всяко и ще се случват средно само веднъж на всеки 18 месеца.
Измерванията на пълното слънчево затъмнение от земята също зависят от метеорологичните условия и страдат от изкривявания и загуба на детайли, причинени от взаимодействието на слабата коронална светлина със земната атмосфера.
В продължение на десетилетия учени и инженери са наблюдавали короната чрез изкуствено покриване на Слънцето с помощта на умна оптика и дизайн на инструменти, вдъхновени от пионерската работа на Бернар Лиот, френски астроном, който пръв излезе с идеята за „коронограф“.
Коронаграфите са телескопи, оборудвани с окултен диск за блокиране на огромната радиация, излъчвана от видимата повърхност на Слънцето, заедно с оптични стопове и филтри, които са разположени така, че да потискат светлината, дифрактирана (разпръсната) от самия диск.
В коронографа слабата коронална светлина най-накрая може да достигне фокалната равнина на инструмента, където се преобразува в цифрови сигнали с помощта на фотоелектрични сензори. Това е принципът на работа на широкоъгълния и спектрометричен коронограф (Lasco 3) на борда на космическия кораб Solar and Heliospheric Observatory (Soho 4), който върна зашеметяващи изображения на слънчевата корона от изстрелването си през 1995 г.
Въпреки това, дори наземните и космическите коронографи не могат да заснемат изображения на най-дълбоките слоеве на слънчевата атмосфера, поради артефакти – изкуствени ефекти като ивици светлина, които се появяват в изображенията – и ограничения на инструмента, които значително влошават качеството на измерванията по-близо до повърхността на Слънцето.
Нито наскоро изстреляният Proba-3 не може да изобрази най-дълбоките слоеве на слънчевата атмосфера. Proba-3 е ръководена от Европейската космическа агенция технологична демонстрационна мисия, която разчита на двойка сателити, летящи в близка формация (до 150 м един от друг по време на наблюдения), за да пресъздадат условията на пълно слънчево затъмнение в космоса.
Небесен съсед
Алтернативен подход, предложен за първи път от британските инженери на Airbus Стив Екерсли и Стивън Кембъл, се застъпва за използването на небесни тела като естествени окултни средства (покрития).
Идеята е да се лети с мисия на космически кораб в сянката, хвърлена от небесен обект, за да се даде възможност за продължителни и висококачествени измервания на короната до хромосферата на Слънцето – слоя на слънчевата атмосфера, разположен точно под короната. Това ефективно би пресъздало същите условия на пълно слънчево затъмнение, които изпитваме от време на време на Земята, но без деградациите, причинени от атмосферата на нашата планета.
Нашият небесен съсед, Луната, е по-съвършена сфера (полярният й радиус е само с 2 км по-къс от екваториалния) и няма гъста атмосфера, което я прави сред най-добрите естествени окултни дискове, открити в Слънчевата система.
Група инженери в космическия център Съри проучи възможността за използване на Луната като естествен окултен диск за изучаване на слънчевата корона и излезе с концепцията Mesom.
Mesom е мини-сателитна мисия, която се възползва от хаотичната динамика на системата Слънце-Земя-Луна, за да събира висококачествени измервания на вътрешната слънчева корона веднъж месечно за прозорци за наблюдение с продължителност до 48 минути – много по-дълго от спорадичното пълно слънчево затъмнение на Земята.
Финансирано от Космическата агенция на Обединеното кралство, проучването за осъществимост на Mesom се превърна в по-широк международен консорциум, ръководен от лабораторията за космически науки Mullard на UCL и включващ университетите в Съри и Абъристуит, плюс партньори от Испания, САЩ и Австралия.
Проектът наскоро беше представен на Европейската космическа агенция за разглеждане като бъдеща мисия. Сегашният дизайн на мисията предлага стартиране през 2030 г., връщайки най-малко 400 минути коронални наблюдения с висока разделителна способност и ниска надморска височина по време на двугодишните номинални научни операции.
За да съберат същото количество данни на Земята, ловците на затъмнения ще трябва да чакат повече от 80 години. Това прави Mesom възможност веднъж в живота да разгадаете някои от тайните на слънчевата атмосфера.
Никола Барези, преподавател по орбитална механика, Космически център Съри, Университет на Съри; Хю Морган, читател по физически науки, университет Абъристуит, и Луси Грийн, професор по физика, UCL
Тази статия е препубликувана от The Conversation под лиценз Creative Commons.
Прочетете оригиналната статия.
Източник: Разговорът | Коментари (0)